Жесткость водопроводной воды, норма и определение

Вода – источник жизни, и ее загрязненность примесями непосредственно оказывает влияние на наше здоровье и состояние бытовой техники. Одним из ключевых ее качественных показателей является жесткость.

Светлый налет на посуде, сухая кожа после душа, быстрый выход из строя нагревательных элементов – все это часто следствие повышенного значения этого важного контрольного параметра.

Мы подробно разберем эту тему и выясним, какие современные методы позволяют эффективно бороться с обозначенной проблемой.

Под этим специальным термином понимают совокупность химических и физических свойств, обусловленных содержанием специфических примесей (растворенных солей щелочноземельных металлов). Главную роль играют кальций (Ca²⁺) и магний (Mg²⁺). Именно эти ионы при нагревании или взаимодействии с моющими средствами, образуют нерастворимые соединения, которые мы видим в виде накипи или белесого осадка.

Различают два основных вида жесткости:

Общая жесткость является суммарным показателем. Именно он обычно регламентируется санитарными правилами. Измеряется жесткость в России преимущественно в градусах (1 °Ж соответствует 1 мг-экв/л концентрации рассматриваемых веществ).

Качественные показатели питьевой воды в РФ регламентируются отдельным документом – СанПиН 1.2.3685-21. Согласно утвержденным правилам, для централизованных систем водоснабжения норматив составляет не более 7 °Ж.

Важно понимать, что это верхний допустимый предел. Оптимальной с точки зрения физиологической полноценности и потребительских свойств считается вода с жесткостью в диапазоне 1,5-3,5 °Ж. Как можно определить жесткость водопроводной воды мы рассмотрим отдельно (ниже – в тематической части обзора).

По общепринятой классификации по степени жесткости можно сделать следующее разделение:

· Очень мягкая: < 1,5 °Ж;

· Мягкая: 1,5 - 3 °Ж;

· Средней жесткости: 3 - 6 °Ж;

· Жесткая: 6 - 9 °Ж;

· Очень жесткая: > 9 °Ж.

Таким образом, российские нормы допускают использование воды, которая по международной классификации считается жесткой. Но даже использование жидкости с минимальной концентрацией солей по этой классификации не предотвращает формирование накипи.

Для справки подчеркнем, что в профессиональных инструкциях для водогрейных котлов рекомендуется уменьшать этот параметр до 0,01 °Ж. Сравните, например, жесткость талой и водопроводной воды. Вы убедитесь, что в типовой системе водоснабжения концентрация примесей гораздо выше.

Хотя вода, соответствующая СанПиН по этому контрольному параметру, безопасна для питья, ее повышенные значения создают массу бытовых неудобств. Для решения этой проблемы используются различные системы водоподготовки. Рассмотрим три популярных типа фильтров, влияющих на жесткость или ее проявления:

Этот тип фильтра представляет собой мембрану, состоящую из множества ультратонких полых волокон с размером пор от 0,01 до 0,1 микрона. Принцип действия – ультрафильтрация. Вода проходит через стенки этих рабочих элементов, а все загрязнения, размер которых превышает размер пор, задерживаются снаружи или внутри волокна.

Что удаляет: все взвешенные частицы, бактерии, крупные молекулы (органику).

Половолоконный фильтр отлично устраняет растворенные составляющие и снижает жесткость воды. С его помощью можно задержать мельчайшие частицы накипи, сформированные кристаллы солей. Основная задача этого вида обработки – тонкая механическая и бактерицидная очистка.

Это устройство работает по иному принципу. Оно не удаляет соли жесткости, а воздействует на них переменным электромагнитным полем сложной формы. Под его влиянием ионы примесей теряют способность образовывать плотные кристаллические отложения (накипь) на греющих поверхностях и стенках инженерных коммуникаций. Вместо этого они формируют микроскопические взвешенные кристаллы арагонитной (игольчатой) формы прямо в потоке жидкости, которые затем смываются, не прикрепляясь к поверхностям или задерживаются тонкой механической фильтрацией.

Что делает: предотвращает образование новой накипи и способствует постепенному разрыхлению и удалению старых отложений.

Химический состав воды, включая концентрацию ионов Ca²⁺ и Mg²⁺, не изменяется. Жесткость формально остается прежней, но ее негативное проявление (образование твердой накипи) блокируется. Важным преимуществом является сохранение в воде полезных минералов (кальция и магния) и отсутствие расходных материалов.

Это классический метод умягчения воды. Фильтр содержит специальную гранулированную смолу (чаще всего катионит), которая способна «захватывать» ионы кальция и магния из протекающей через рабочую загрузку жидкости, отдавая взамен ионы натрия (Na⁺) или водорода (H⁺).

Что выполняет: устраняет рассматриваемые примеси, непосредственно снижая жесткость.

Оборудование работает с применением периодической регенерации смолы раствором NaCl, что приводит к сбросу загрязненной жидкости в канализацию и насыщению очищенной воды ионами натрия (что не всегда желательно, особенно для людей с гипертонией). Ресурс смолы ограничен, и она через несколько лет заменяется на новую загрузку. Полностью удаляет как вредные, так и полезные минералы.

Как показывают данные производителей оборудования для водоподготовки и практика эксплуатации, наиболее эффективным и сбалансированным решением для комплексной защиты от рассматриваемых проблем является совместное применение половолоконного фильтра и электромагнитного преобразователя солей жесткости.

Такой тандем обеспечивает:

1. Высокий уровень фильтрации. Половолоконная мембрана удаляет все взвеси, бактерии и другие примеси, делая воду чистой и безопасной.

2. Полное предотвращение накипи. Электромагнитное устройство изменяет форму кристаллов солей жесткости, не давая им оседать на ТЭНах и трубах, тем самым защищая бытовую технику и систему водоснабжения.

3. Сохранение минерального баланса. В отличие от ионообменных систем, эта комбинация не удаляет из воды полезные для организма кальций и магний.

Комбинированная система решает две главные задачи – обеспечивает чистоту воды и полностью блокирует образование накипи. Сохраняется природная польза минералов и не требуется постоянная покупка расходных материалов для умягчения.

Как уже упоминалось, карбонатная – это часть общей жесткости. Именно она является основной причиной образования накипи при температуре выше 60-65 °C. Происходит химическая реакция:

· Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ (накипь) + H₂O + CO₂↑

· Mg(HCO₃)₂ → Mg(OH)₂↓ (компонент накипи) + 2CO₂↑ (при более высоких температурах)

Поэтому знание величины карбонатной жесткости особенно важно для оценки риска образования накипи в водонагревателях, котлах, чайниках и другой технике, связанной с нагревом воды.

Водоснабжение столицы осуществляется преимущественно из поверхностных источников – Москворецкого и Волжского. Вода в Москве из поверхностных источников, как правило, имеет меньшую жесткость по сравнению с той, какая поступает из глубоких скважин.

По данным АО «Мосводоканал», жесткость водопроводной воды в Москве по районам относится к категории средней. Среднегодовые значения обычно колеблются в диапазоне от 3,0 до 5,5 °Ж. Конкретные значения могут незначительно варьироваться в зависимости от времени года (весной во время паводка жесткость обычно ниже) и водоисточника, питающего тот или иной район города. В целом, она соответствует нормам СанПиН, но ее жесткость достаточна для появления накипи и требует повышенного внимания.

АО «Мосводоканал» регулярно контролирует качество системы водоснабжения по множеству показателей, включая жесткость, в разных точках городской распределительной сети. Как определить загрязненность для конкретного адреса? Очень просто – интерактивная карта с контрольными показателями по каждому дому публикуется в открытом доступе на официальном сайте. Аналогичный сервис предлагается в СПб.

Отдельные компании, специализирующиеся в области водоподготовки, предлагают аналогичные услуги бесплатно. На интерактивной карте они отображают жесткость водопроводной воды в Воронеже и в Набережных челнах, в Барнауле и СПб.

Мы воспользовались этим сервисом для изучения в процессе подготовки обзора. В Ломоносове (Санкт-Петербург) жесткость водопроводной воды превышает норматив и составляет около 10 °Ж. Но в Воронеже сервис не работал, поэтому необходимые данные придется выяснять с применением других технологий.

Существует несколько способов узнать значение этого параметра забором проб непосредственно из вашего крана.

Это самый простой, быстрый и доступный метод для экспресс-оценки жесткости. Тест представляет собой бумажную или пластиковую полоску с нанесенными на нее реагентами. Ее нужно на короткое время опустить в воду, а затем сравнить изменившийся цвет индикаторной зоны со шкалой, прилагаемой к изделию.

Плюсы:

· дешевизна,

· простота использования,

· быстрота получения результата.

Главный недостаток – низкая точность.

Это наиболее точный и надежный способ определения жесткости и других показателей качественных показателей. Необходимо отобрать пробу в соответствии с требованиями лаборатории (обычно в чистую пластиковую или стеклянную емкость) и доставить ее на анализ. Аккредитованные учреждения используют стандартизированные методики (например, титриметрический метод с использованием Трилона Б) для точного измерения концентрации ионов кальция и магния.

Плюсы:

· высокая точность и достоверность результатов;

· возможность определить не только общую, но и карбонатную/некарбонатную жесткость;

· определение других важных показателей (содержание марганца, перманганатной окисляемости, pH и т.д.).

Минусы:

· более высокая стоимость по сравнению с тест-полосками;

· необходимость доставки пробы в лабораторию;

· ожидание результата (обычно от 1 до нескольких дней).

Существуют также портативные электронные приборы (кондуктометры, TDS-метры), которые измеряют общую минерализацию (Total Dissolved Solids), но этот показатель лишь косвенно коррелирует с жесткостью и не является ее прямым измерением.

Жесткость водопроводной воды – важный параметр, который влияет на наш быт и здоровье. Ее значения часто достаточны для создания проблем с накипью и дискомфорта при использовании. Понимание того, что такое жесткость, как ее измерить и какие методы борьбы с ее негативными проявлениями существуют, позволяет сделать осознанный выбор в пользу современных технологий водоподготовки.

Комбинированные системы, сочетающие тонкую механическую и бактерицидную очистку (например, с помощью половолоконных мембран) и безреагентное предотвращение накипи (с помощью электромагнитных устройств), представляют собой передовое решение. Они позволяют получать чистую, безопасную воду, сохраняя ее природный минеральный состав, и при этом надежно защищают бытовую технику и коммуникации от разрушительного действия накипи.